Основной общей особенностью споровых растений является зависимость их размножения от воды

Обновлено: 08.07.2024

К споровым растениям относится не только папоротник. Ученые подразделяют их на две категории: высшие и низшие. В первой категории – папоротники, плауны, мох и хвощи. Во второй – водоросли и лишайники.

Если говорить о высших споровых организмах, то у них очень интересный жизненный цикл. Здесь можно увидеть чередование особей бесполого и полового видов. Соответственно, и размножение, в зависимости от вида, идет половым или бесполым путем. Полный жизненный цикл непрерывен. Растение образовывает гаметофит (орган полового размножения) и спорофит (орган бесполого размножения). Эволюция позволила развиваться этим видам растений в двух направлениях. Получились две обширные группы: гаплоидная и диплоидная. Описывая споровые растения, примеры гаплоидной группы которых – мхи, ученые доказали, что у них более развит половой гаметофит. Спорофит у гаплоидной группы имеет подчиненный статус. Диплоидное направление споровых организмов (хвощ и папоротники) имеет сильно развитый спорофит, а гаметофит в виде заростка. Половое поколение всегда имеет антеридии и архегонии. Это мужские и женские органы. Мужские сперматозоиды подвижны, женская половая клетка статична. Чтобы ее оплодотворить, сперматозоид должен попасть в водную среду, по которой сможет добраться до цели. Оплодотворенная яйцеклетка образует зародыш, из которого прорастает неполовое поколение, то есть спорофит. Следующий этап размножения произойдет спорами, которые развиваются в спорангиях.

Отличительные признаки : Споровые растения не цветут. Этот вид биологически не способен к цветению. Имеют уникальный жизненный цикл. Половое и бесполое размножение. Невозможность полового оплодотворения без присутствия воды. Если три признака присущи рассматриваемому растению, то это споровый вид.

Включают следующие ныне существующие отделы: моховидные (Bryophyta), плауновидные (Lycopodiophyta), псилотовидные (Psilotophyta), хвощевидные (Equisetophyta), папоротниковидные (Polypodiophyta).

Споровые растения появились в конце силурийского периода, более 400 млн. лет тому назад. Первые представители споровых были небольших размеров и имели простое строение, но уже у примитивных растений наблюдалась дифференциация на элементарные органы. Усовершенствованию органов соответствовало усложнение внутреннего строения и онтогенеза. В жизненном цикле происходит чередование полового и бесполого способов размножения и связанное с этим чередование поколений. Бесполое поколение представлено диплоидным спорофитом, половое – гаплоидным гаметофитом.
На спорофитеобразуются спорангии, внутри которых в результате мейотического деления образуются гаплоидные споры. Это мелкие, одноклеточные образования, лишенные жгутиков. Растения, у которых все споры одинаковые, называются равноспоровыми. У более высокоорганизованных групп споры двух типов:микроспоры (формируются в микроспорангиях), мегаспоры (формируются в мегаспорангиях). Это разноспоровые растения. При прорастании споры образуется гаметофит.
Полный жизненный цикл (от зиготы до зиготы) состоит из гаметофита(период от споры до зиготы) и спорофита (период от зиготы до образования спор). У плаунов, хвощей и папоротников эти фазы представляют собой как бы отдельные физиологически самостоятельные организмы. У мхов гаметофит является самостоятельной фазой жизненного цикла, а спорофит сведен до его своеобразного органа – спорогона(спорофит живет на гаметофите).

На гаметофите развиваются органы полового размножения: архегонии и антеридии. В архегониях, похожих на колбу, образуются яйцеклетки, а в мешковидных антеридиях - сперматозоиды. У равноспоровых растений гаметофиты обоеполые, у разноспоровых – однополые. Оплодотворение происходит лишь при наличии воды. При слиянии гамет образуется новая клетка – зигота с двойным набором хромосом (2n).

Отдел Моховидные

Общая характеристика. Моховидные — это древняя, самая примитивная группа высших растений, ныне живущих на Земле. Древнейшие ископаемые формы мхов известны скаменноугольного периода.

По оценкам разных специалистов, современные моховидные представлены 2.0—25 тыс. видов, распространенных на всех континентах. Особенно это относится к Северному полушарию, где на больших площадях (на болотах, иногда в лесах) моховидные доминируют в растительном покрове. Эти растения предпочитают наиболее увлажненные места, однако произрастают и на каменистых склонах гор, в пустынях, на сухих открытых скалах, в тундрах, но не встречаются в морях, на сильно засоленных почвах, в ледниках и сыпучих песках.

Подавляющее большинство моховидных — низкорослые многолетние травянистые растенияразмером от 1 мм до нескольких сантиметров, реже до 60 см и более. У большинства из них тело расчленено на стебель и листья, но встречаются и слоевищные формы.

Листостебельные представители моховидных имеют ряд признаков, которые отличают их от остальных высших растений. У них отсутствуют корни; прикрепление к субстрату (частично и всасывание воды) осуществляется одним или многочисленными ризоидами — выростами эпидермы. Поглощение воды происходит главным образом нижней частью стебля или телом всего растения (сфагновые мхи).

Вегетативные органы сформированы ассимиляционной, проводящей, запасающей и покровной тканями. Однако в отличие от других высших растений у моховидных отсутствуют настоящие сосуды и механические ткани. На стебле зеленых мхов по спирали расположены бесчерешковые листья, имеющие цельную пластинку с жилкой или без нее.

Это единственная группа растений, эволюция которой связана с регрессивным развитием спорофита и преобладанием в жизненном цикле гаметофита. Спорофит моховидных —спорогон— состоит из коробочки и ножки, нижняя расширенная часть которой — стопа -— внедряется в ткань гаметофита и доставляет спорофиту воду и питательные вещества. Спорофит, таким образом, лишен самостоятельности и полностью зависит от гаметофита.

Основная функция спорофита — образование спор, которые в благоприятных условиях прорастают. С момента прорастания споры начинается развитие гаметофита — полового поколения моховидных. Прежде всего развивается разветвленная нитчатая (у большинства мхов) или пластинчатая (у сфагнума) протонема, на которой закладываются почки. У одних мхов из почек протонемы формируются пластинчатые слоевища, у других — листостебельные побеги гаметофита (взрослого мха), на которых развиваются органы полового размножения — антеридии и архегонии.

Самую многочисленную группу моховидных составляет класс Настоящие мхи (около 10 тыс. видов), включающий зеленые и сфагновые мхи.

Зеленые мхи. Они встречаются повсеместно: произрастают на почве, стволах деревьев, скалах и крышах домов, но наиболее широко распространены в сырых лесах, образуя сплошной зеленый ковер. Один из наиболее известных и самых распространенных мхов — кукушкин лен,образующий густые дерновинки из прямостоячих неветвистых стеблей, густо покрытых узкими линейно-ланцетными листьями.

Архегонии и антеридии формируются на верхушках стеблей разных особей, которые обычно растут рядом. В антеридиях созревают двухжгутиковые сперматозоиды, в архегониях — по одной неподвижной яйцеклетке. Оплодотворение происходит во время дождя или при обильной росе, поскольку сперматозоиды могут подплыть к архегонию только в воде. Из зиготы здесь же, на верхушке женского гаметофита, развивается спорофит.

Внутри коробочки спорогона размещается спорангий, в котором образуются гаплоидные споры. После созревания споры высыпаются из коробочки, разносятся ветром и в благоприятных условиях прорастают, образуя протонему в виде зеленой разветвленной нити. На ней закладываются почки, из которых со временем развиваются листостебельные растения мха.

Зеленые мхи способны также к вегетативному размножению молодыми побегами, почками, листьями, выводковыми телами.

Сфагновые мхи. К сфагновым (белым, или торфяным, мхам) относится примерно 350 видов, составляющих один род сфагнум. Они распространены по всему миру, но наиболее обильно представлены на верховых болотах, где господствуют над всеми остальными видами растений.

Строение сфагновых мхов отличается рядом особенностей. У них отсутствуют ризоиды, поэтомувода с растворенными минеральными солями поступает непосредственно в клетки листа и стебля. Стебель гаметофита несет мутовки ветвей, густо покрытых листьями, которые на верхушке главной оси образуют розетку в виде головки почковидной формы. Некоторые боковые, более длинные веточки свешиваются вдоль стебля и плотно прилегают к нему, создавая своеобразную проводящую систему наподобие фитиля, по которому поднимается вода.

Листья сфагновых мхов не имеют средней жилки. Все они состоят из двух типов клеток: живых — ассимилирующих, длинных и узких, с хлоропластами, и мертвых (без протопласта), с утолщениями на стенках и порами. Подобные клетки без живого содержимого присутствуют и в стебле. Благодаря такому анатомическому строению стебля и листа сфагнум способен впитывать и удерживать большое количество воды, которая в 30— 40 раз превышает массу самого растения. Поэтому почва, где поселяются эти мхи, постепенно переувлажняется и заболачивается.

Антеридии и архегонии сфагнумов образуются либо на разных особях, либо на разных веточках одного и того же растения. После оплодотворения из зиготы формируется шаровиднаякоробочка на ложноножке, являющейся частью гаметофита. При вскрытии коробочки зрелые споры разлетаются на расстояние до 10 см и прорастают, образуя пластинчатую протонему с ризоидом. Из почки на протонеме вырастает гаметофит.

Особенностью сфагновых мхов является беспрерывное нарастание стебля верхушкой и отмирание нижней части. Однако полного сгнивания отмерших частей не происходит, так как в переувлажненной почве мало кислорода, а вследствие выделения сфагнумом специфических органических кислот создается кислая среда, в которой прекращается развитие почвенных микроорганизмов (бактерий, грибов и др.), разлагающих растительные остатки. В течение длительного времени происходит накопление значительных запасов органических веществ в виде торфа. Процесс образования торфа идет очень медленно: слой торфа в 1 см накапливается за 10 лет, толщиной в 1 м — за тысячу лет.

В Беларуси болота занимают площадь около 2,5 млн. га с запасом торфа примерно 30 млрд. м 3 .

Торф находят широкое и разнообразное применение. Издавна его использовали как топливо и удобрение, особенно ценное для подзолистых почв. Мало разложенный торф в сельском хозяйстве служит для приготовления компостов, идет на подстилку, помогает сохранению плодов и семян.

Торф является важным источником сырья для получения уксусной кислоты, воска, парафина, нафталина, фенолов, спирта, карболовой кислоты и т. д. Его используют в строительстве при изготовлении изоляционных плит, пластмасс и др.

Мхи, способные впитывать и удерживать большое количество воды, играют существенную роль в регулировании водного баланса ландшафтов на значительной территории. Кроме того, они обеспечивают равномерный переход поверхностного стока вод в подземный, предохраняя почву от эрозии. Но в то же время при интенсивном развитии мхи могут заметно ухудшать продуктивность сельскохозяйственных земель и лугов, способствуя их заболачиванию.

Цель урока: сформировать у школьников понятие о высших споровых растениях, проследить усложнение их организации.

Оборудование. Гербарий мхов, плаунов, хвощей и папоротников, таблицы и рисунки растений, электронный учебник "Биология, 6 класс. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники" издательство "Вентана-Граф", презентация "Высшие споровые растения"

Ход урока

2. Проверка домашнего задания

3. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности

4. Изучение нового материала

1. Предпосылки выхода растений на сушу

Рассказ учителя

Первые растения на Земле появились в воде. Это были водоросли. Водоросли существовали в воде уже миллиарды лет, когда начали. Осваивать сушу первые наземные растения. Почему же растения не могли появиться на суше раньше?

1.Дело в том, что выйти из воды растениям мешали космические лучи, которые убивали все живое. Водоросли могли жить в водоемах, потому что от этих лучей их защищал слой воды. Когда в воде широко распространились фотосинтезирующие водоросли, кислород стал не только накапливаться в воде, но часть его выходила из воды в атмосферу, а из атмосферы в воду переходил углекислый газ, необходимый для фотосинтеза. В результате этих процессов изменился состав атмосферы: она обогатилась кислородом.

2. Особенно важным было то, что из кислорода в атмосфере образовался озоновый слой, который не пропускал на землю смертоносные короткие ультрафиолетовые лучи. В связи с этим стал возможным выход растений на сушу.

2. Приспособления растений к наземно-воздушной среде

Рассказ учителя

Растениям, которые покинули привычную водную среду обитания, нужно было приспособиться к новым условиям жизни на суше, которые резко отличались от привычных. Им нужно было защищаться от высыхания, закрепляться в почве, приспосабливаться к поглощению минеральных веществ и воды из почвы, а кислорода и углекислого газа — из воздуха. Кроме того, растениям необходима была опора, так как воздух, в отличие от воды, не мог их поддерживать.

Постепенно растения приспособились к наземному образу жизни. У них появились корни, которые закрепляли растения в почвы и всасывали из нее воду и минеральные вещества. Наземные части растений превратилась в стебель с листьями.

Таким образом, у растений появились органы. Покровные ткани защищали растения от высыхания, а устьица в них осуществляли газообмен для дыхания и фотосинтеза. Возникли проводящие ткани, которые транспортировали воду и минеральные вещества в стебель, и листья, а органические вещества из листьев — по всему растению. И, наконец, образовались механические ткани.

Все эти изменения у вышедших на сушу растений происходил и постепенно.

Первые наземные растения обычно жили во влажных условиях, а их ткани и органы были еще несовершенны. Прошли миллионы лет, пока растения приобрели строение современных представителей растительного мира и заселили все уголки суши. Однако и сейчас еще существуют группы растений с не вполне совершенным строением и значительной зависимостью от воды.

3. Характеристика высших споровых растений

Рассказ учителя

У высших растений в отличие от низших — водорослей, тело делится на органы: корни, стебли, листья. Каждый орган выполняет свои определенные функции. Органы состоят из тканей, которые обеспечивают выполнение этих функций.

В жизненном цикле высших растений наблюдается четкое чередование поколений — спорофита и гаметофита. Гаметофит образует многоклеточные половые органы, в которых развиваются гаметы. При слиянии гамет получается зигота, из которой вырастает следующее поколение — спорофит. На спорофите созревают споры. Споры у растений могут быть все одного или разных размеров — мелкие (микроспоры) и крупные (мегаспоры).

Растения, имеющие одинаковые споры, получили название равноспоровых, а имеющие микроспоры и мегаспоры, — разноспоровых. У равноспоровых из спор вырастают обоеполые гаметофиты. У разноспоровых из микроспоры развивается мужской гаметофит, а из мегаспоры — женский. У высших растений одно поколение по размерам всегда больше другого, и на его долю приходится большая часть жизненного цикла растения. Только у растений одного отдела Моховидные преобладает поколение гаметофитов, у всех остальных высших растений — поколение спорофитов.

Высшие растения делят на две группы — высшие споровые, споровые размножаются спорами, и семенные растения, которые размножаются семенами. Споровые — более древние наземные растения, чем семенные. Они имеют все признаки высших растений, у них не всегда достигают полного развития ткани и органы, пример, проводящая ткань ксилема у всех высших споровых состоит из удлиненных мертвых клеток, а не из сосудов. Еще одной особенностью споровых является то, что размножение, как и у водорослей, связано с водой. Вода необходима для движения мужских гамет — сперматозоидов, имеющих жгутики, неподвижным женским гаметам — яйцеклеткам. При этом гаметы используют воду дождей и россы. Поэтому высшие споровые растения распространены во влажных местах.

Хвощеобразные
Плаунообразные
Мохообразные
Папоротникообразные.

В жизненном цикле высших споровых растений, как и у некоторых водорослей, чередуются особи бесполового и полового поколений, которые размножаются, соответственно, бесполым и половым путем. В полном жизненном цикле, который обеспечивает непрерывность жизни организмов, происходит чередование гаметофита (полового) и спорофита (бесполого поколения). На спорофите образуются органы бесполого размножения, на гаметофите – полового.

Высшие споровые растения после выхода на сушу в ходе эволюции претерпевали метаморфозы в двух направлениях. Так сформировались две крупные эволюционные группы – гаплоидная и диплоидная. К первой ветви относятся мхи, у которых лучше развит гаметофит, а спорофит занимает подчиненное положение. К диплоидной ветви принадлежат папоротники, хвощи и плауны. У них гаметофит редуцирован, и выглядит как заросток.

Половые органы развиваются на половом поколении. Мужские половые органы - антеридии - образование овальной формы, внутри которых развиваются подвижные сперматозоиды (жгутиковые мужские половые клетки) женские половые органы - архегонии, колбоподибнои формы, у них развивается неподвижная женская половая клетка - яйцеклетка. Для оплодотворения сперматозоид должен попасть во внешнюю среду и оплодотворить яйцеклетку, что находится внутри архегонии. Для перемещения сперматозоида необходима вода. С оплодотворенной яйцеклетки образуется зародыш. Он прорастает и превращается во взрослую особь неполового поколения (спорофит), которая размножается спорами, которые образуются на ней в спорангиях. Особи полового и неполового поколения очень отличаются между собой по строению.

Распространены они в разных климатических зонах. Однако большинство живет на влажных участках суши, хотя некоторые виды этих растений встречаются и в сухих борах, и даже в пустынях.

Отдел Моховидные. В этот отдел входит более 25 тыс. видов. Корней нет. Спорофит самостоятельно не существует, развивается и всегда находится гаметофите, получая от него воду и питательные вещества. Спорофит представляет собой коробочку, где развивается спорангий на ножке. Отдел включает класс листостебельные мхи, класс печеночники и антоцеротовые.

Отдел Плауновидные – очень древняя группа, к которой относятся как ископаемые, так и ныне живущие растения. Имеют длинные стелющиеся дихотомически ветвящиеся побеги, густо усаженные жесткими мелкими листьями.

Отдел хвощевидные. Многолетние травы лугов, болот, лесов и полей. От корневищ отходят придаточные корни и надземные побеги, имеющие типичное членистое строение. От узлов отходят мутовки бурых чешуйчатых листьев, сросшихся в трубчатое влагалище, и мутовки боковых побегов.

Отдел папоротниковидные. Преобладание долговечного листостебельного спорофита над эфемерным примитивным гаметофитом, наличие у спорофита крупных, обычно перисто-рассеченных, сложно устроенных листьев – вай, расположение спорангиев группами (сорусами) на нижней стороне листьев.

5. Обобщение, систематизация знаний и умений учащихся

Работа в тетради

Выполнение заданий, предложенных к теме данного урока. Работа с учебником

Школьники читают текст параграфа и отвечают на вопросы учителя.

С какими трудностями столкнулись растения, выйдя на сушу
Почему эти растения относят к высшим растениям?
Но почему мы добавляем слово споровые растения?
По каким признакам высшие растения делятся на группы?
Расскажите об особенностях полового размножения высших споровых растений.
При каких условиях растения вышли на сушу?
Как и почему изменился состав атмосферы Земли?
Перечислите, какие приспособления были нужны растениям, чтобы освоить сушу.
Почему мхи - тупиковая ветвь эволюции?
Однажды при разработке торфа был найден хорошо сохранившийся рыцарь в доспехах. Как это можно объяснить?
Что такое торф? Как его можно использовать?
В чем проявляется усложнение в строении плаунов?
В чем проявляется усложнение в строении хвощей?

Ученица зачитывает отрывок из повести Н. Гоголя "Вечера накануне Ивана Купала".

Петро, герой повести Н. Гоголя "Вечер накануне Ивана Купала", так увидел цветение папоротника: "Глядь, краснеет маленькая цветочная почка и, как будто живая, движется. В самом деле, чудо! Движется и становится все больше, больше и краснеет, как горячий уголь. Вспыхнула звездочка, что-то тихо затрещало, и цветок развернулся перед его очами, словно пламя, осветив и другие около себя. "Теперь пора!" - подумал Петро и протянул руку. Смотрит, тянутся из-за него сотни мохнатых рук также к цветку, а позади его что-то перебегает с места на место. Зажмурив глаза, дернул он за стебелек, и цветок остался в его руках".

Учитель: Так что же из себя представляет папоротник?

6. Подведение итогов урока

7. Домашнее задание.

Изучить материал учебника к теме урока, выполнить задания в рабочей тетради.

1. Почему на поверхности водоемов обитают растения с зеленой окраской, а на морских глубинах – красной?

Растения с зеленой окраской в процессе фотосинтеза поглощают свет красной части спектра. Вода плохо пропускает такой свет, на глубине остаются только зеленые и синие лучи, для их поглощения требуются красные пигменты.

2. По каким признакам семенные растения отличаются от мхов? Приведите не менее четырёх признаков.

1) наличие всех типов тканей;
2) наличие корней (развитие корневой системы);
3) размножение семенами, наличие органов, в которых они образуются (шишка, цветок, плод);
4) независимость оплодотворения от наличия воды;
5) преобладание спорофита (бесполое поколение) над гаметофитом (половое поколение) в цикле развития

3. По каким признакам высшие семенные растения отличаются от низших растений? Приведите не менее трех признаков.

Низшие растения – это водоросли, высшие семенные растения – это голосеменные и покрытосеменные (цветковые).
1) У низших растений нет тканей (механических, проводящих и т.п.)
2) У низших растений нет органов (листьев, корней и т.п.)
3) Низшие растения размножаются спорами, а семенные – семенами.
4) У водорослей сперматозоиды плавают в воде, а у семенных мужские половые клетки (спермии) не плавающие, достигают яйцеклетки в процессе опыления.

4. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. (1)Водоросли – это группа низших растений, обитающих в водной среде. (2) У них отсутствуют органы, но имеются ткани: покровная, фотосинтезирующая и образовательная. (3) В одноклеточных водорослях осуществляется как фотосинтез, так и хемосинтез. (4) В цикле развития водорослей происходит чередование полового и бесполого поколений. (5) При половом размножении гаметы сливаются, происходит оплодотворение, в результате которого и развивается гаметофит. (6) В водных экосистемах водоросли выполняют функцию продуцентов.

2) У водорослей нет органов и тканей.
3) Хемосинтез происходит только у бактерий.
5) При слиянии гамет у растений образуется спорофит.

5. В чем проявляется усложнение папоротников по сравнению с мхами? Приведите не менее трех признаков.

1. У папоротников имеются корни.
2. Хорошо развита проводящая и механическая ткани.
3. В жизненном цикле преобладает спорофит.

6. Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1) Зелёные водоросли состоят из разнообразных тканей. (2) В их клетках наряду с фотосинтезом происходит хемосинтез. (3) Они образуют органические вещества из неорганических. (4) Как и цветковые растения, водоросли поглощают воду и минеральные соли с помощью корней. (5) Морскую водоросль - ламинарию человек употребляет в пищу.

1) 1 - зелёные водоросли состоят из одинаковых клеток и не имеют тканей;
2) 2 - в клетках водорослей хемосинтеза не происходит;
3) 4 - водоросли не имеют корней

7. Какова роль опушения листьев, стеблей, плодов и семян растений?

1) Волоски на листьях и стеблях рассеивают свет, спасают фотосинтезирующие органы от слишком яркого света.
2) Волоски на листьях и стеблях создают рядом с эпидермисом неподвижный слой воздуха, уменьшая испарение воды.
3) Жесткие и жгучие волоски могут защищать от поедания (крапива).
4) Опушенные плоды и семена легко прикрепляются к шерсти животных или уносятся ветром (одуванчик, тополь и др.)

8. Назовите особенности строения и питания лишайников и укажите их роль в природе.

1) Лишайники являются симбиотическими организмами, таллом лишайника состоит из мицелия грибов, переплетенного с одноклеточными водорослями или цианобактериями.
2) Водоросли или цианобактерии фотосинтезируют и снабжают грибы продуктами фотосинтеза, грибы поглощают из окружающей среды воду и минеральные соли и делятся с водорослями.
3) Лишайники – это самые первые живые организмы на голом камне, постепенно разрушают камень, создавая предпосылку для возникновения почвы. Некоторые организмы питаются лишайниками. Являются индикаторами экологической обстановки.

9. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их. (1) У низших растений, водорослей, тело одноклеточное или многоклеточное. (2) Таллом всех водорослей покрыт тканью, выполняющей защитную функцию. (3) У водорослей отсутствуют настоящие листья, стебли, корни. (4) Хламидомонаду, спирогиру, ламинарию относят к зеленым водорослям. (5) Хламидомонада имеет чашевидный хроматофор, способна к фотосинтезу. (6) Бурые водоросли по типу питания – хемотрофы. (7) Спирогира – многоклеточная нитчатая водоросль, имеющая спиральные хроматофоры.

2 – у водорослей отсутствуют ткани;
4 – ламинарию относят к бурым водорослям;
6 – по способу питания бурые водоросли – фототрофы.

10. Какие прогрессивные признаки сформировались в генеративных органах и половом размножении покрытосеменных растений в процессе эволюции? Приведите не менее четырех признаков, обоснуйте их значение.

1) появление цветка увеличило эффективность опыления;
2) двойное оплодотворение, в результате чего семя имеет триплоидный эндосперм, что улучшило питание зародыша;
3) развитие семязачатков в завязи пестика обеспечило их защиту (защиту семян);
4) появление плода у покрытосеменных способствовало защите семян и их распространению;
5) наличие нектарников обеспечило привлечение насекомых для опыления

11. Появление семенного размножения растений, в отличие от спорового, сыграло важную роль в эволюции растительного мира. Приведите не менее четырех доказательств значения этого ароморфоза. Ответ поясните.

1) семена были лучше защищены покровами (семенной кожурой), что обеспечило их выживание;
2) семена содержали большой запас питательных веществ, что обеспечивало развитие зародыша и его прорастание, меньшую зависимость от внешних факторов;
3) независимость оплодотворения от воды при семенном размножении (в отличие от спорового);
4) семя – многоклеточный орган, что повышает шансы на его выживание, а спора – одна клетка

12. Чем спора отличается от семени? Приведите не менее трех различий.

1) спора одноклеточное образование (специализированная клетка) осуществляет бесполое размножение растений; семя – многоклеточный орган, обеспечивающий половое размножение растений;
2) в спорах нет запаса питательных веществ, в семенах находится запас питательных веществ, который используется при прорастании;
3) спора имеет защитную оболочку, семя имеет семенную кожуру, которая в большей степени защищает зародыш и другие части семени

13. Чем отличается по строению семя сосны от споры папоротника? Укажите не менее трех отличий.

1) семя – многоклеточное образование, спора – одноклеточное;
2) семя имеет зародыш, у споры он отсутствует;
3) семя имеет запас питательных веществ, у споры их нет

14. Рассмотрите предложенную схему классификации высших растений. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме знаком вопроса.

15. В пищевом рационе человека рекомендуется использование морской капусты - ламинарии. Какое значение имеет её употребление в нормализации функций организма?

1) морская капуста обладает свойствами накапливать химический элемент йод;
2) йод необходим для нормализации функции щитовидной железы

16. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле покрытосеменных от голосеменных растений.

1) наличие цветков и плодов;
2) разнообразные жизненные формы – травы, кустарники, деревья;
3) опыление осуществляется не только ветром, но и животными;
4) семяпочка защищена завязью

17. Назовите основные ароморфозы растительного мира.

1) Появление процесса фотосинтеза.
2) Дифференцировка тела на ткани и органы.
3) Возникновение опыления (исчезновение необходимости воды для оплодотворения).
4) Возникновение семян с запасом питательных веществ.

18. Укажите не менее четырех отличий в строении и жизненном цикле хвойных голосеменных от папоротниковидных.

1) наличие хвои (видоизменённых листьев)
2) размножение семенами
3) оплодотворение не зависит от воды
4) в основном древесные жизненные формы

19. Определите отделы, к которым относят растения, изображенные на рисунках. Укажите признаки, по которым Вы отнесли их к этим отделам. Чем представлены спорофиты у этих растений?

1) 1 – отдел Моховидные;
2) корни отсутствуют (есть ризоиды);
3) на верхушках побегов развиваются коробочки со спорами;
4) 2 – отдел Покрытосеменные (Цветковые);
5) наличие цветков, плодов;
6) у моховидных спорофит представлен спорогоном (коробочкой на ножке) на гаметофите;
7) у покрытосеменных спорофит представлен взрослым растением (со всеми вегетативными и генеративными органами)

1) 3 – спорофит – это бесполое поколение;
2) 4 – гаметофит (заросток) развивается из споры;
3) 6 – набор хромосом гаметофита гаплоидный (диплоидный набор хромосом у спорофита)

На спорофитеобразуются спорангии, внутри которых в результате мейотического деления образуются гаплоидные споры. Это мелкие, одноклеточные образования, лишенные жгутиков. Растения, у которых все споры одинаковые, называются равноспоровыми. У более высокоорганизованных групп споры двух типов: микроспоры (формируются в микроспорангиях), мегаспоры (формируются в мегаспорангиях). Это разноспоровые растения. При прорастании споры образуется гаметофит.

Полный жизненный цикл (от зиготы до зиготы) состоит из гаметофита(период от споры до зиготы) и спорофита (период от зиготы до образования спор). У плаунов, хвощей и папоротников эти фазы представляют собой как бы отдельные физиологически самостоятельные организмы. У мхов гаметофит является самостоятельной фазой жизненного цикла, а спорофит сведен до его своеобразного органа – спорогона(спорофит живет на гаметофите).

Отдел Моховидные – Bryophyta

Насчитывает до 27000 видов. Моховидные имеют тело либо в виде слоевища, либо расчленены на стебель и листья. Настоящих корней у них нет, их заменяют ризоиды. Проводящие ткани появляются лишь у высокоразвитых мхов. Частично обособлены ассимиляционная и механическая ткани.

В жизненном цикле доминирует гаметофит. Спорофит самостоятельно не существует, развивается и всегда находится на гаметофите, получая от него воду и питательные вещества. Спорофит представляет собой коробочку, где развивается спорангий, на ножке, связывающей ее с гаметофитом.

Размножаются мхи спорами, могут размножаться и вегетативным путем – отдельными участками тела или особыми выводковыми почками.

Отдел делится на три класса: Антоцеротовые (100 видов, шесть родов талломных растений), Печеночные и Листостебельные мхи.

Класс Печеночные мхи (Hepaticopsida)

Класс насчитывает около 8500 видов. Это, в основном, слоевищные мхи, хотя есть виды, имеющие стебель и листья. Широко распространена маршанция обыкновенная (Marchantia polymorpha) (рис 11. 1).

Рис. 11. 1. Цикл воспроизведения маршанции: 1– таллом с мужскими подставками; 2 – таллом с женскими подставками; 3 – вертикальный разрез через мужскую подставку (в некоторых антеридиальных полостях находятся антеридии); 4 – антеридий в антеридиальной полости (н – ножка антеридия); 5 – двужгутиковый сперматозоид; 6– вертикальный разрез через женскую подставку (а – архегоний).

Талломы раздельнополые, органы полового размножения развиваются на особых вертикальных ветвях-подставках.

Мужские гаметофиты имеют восьмилопастные подставки, на верхней стороне которых находятся антеридии. На женских гаметофитах подставки со звездчатыми дисками, на нижней стороне лучей звездочки расположены (шейкой вниз) архегонии. При наличии воды сперматозоиды перемещаются, попадают в архегоний и сливаются с яйцеклеткой.

После оплодотворения из зиготы развивается спорогон. Он имеет вид шаровидной коробочки на короткой ножке. Внутри коробочки, в результате мейоза, из спорогенной ткани, образуются споры. В благоприятных условиях споры прорастают, из них развивается протонема в виде небольшой нити, из верхушечной клетки которой развивается таллом маршанции.

Класс Листостебельные мхи (Bryopsida, или Musci).

Листостебельные мхи распространены по всему земному шару, особенно в условиях холодного климата на сырых местах, в сосновых и еловых лесах, в тундре. На торфяных и моховых болотах часто образуют плотный ковер. Тело расчленено на стебель и листья, но настоящих корней нет, есть многоклеточные ризоиды. Класс состоит из трех подклассов: Бриевые, или Зеленые мхи; Сфагновые, или Белые мхи; Андреевые, или Черные мхи.

Андреевые мхи (три рода, 90 видов) распространены в холодных областях, внешне сходны с зелеными, по строению листьев и коробочки – со сфагновыми.

Подкласс Бриевые, или Зеленые мхи (Bryidae). Насчитывает около 700 родов, объединяющих 14000 видов, широко распространенных повсюду, особенно в тундровой и лесной зонах Северного полушария.

Широко распространен кукушкин лен (Polytrichium commune), образующий густые дерновины на сырых почвах в лесах, на болотах и лугах. Стебли до40 см высоты, неветвистые, с густыми жесткими и острыми листьями. От нижней части стебля отходят ризоиды.

Цикл развития кукушкина льна (рис. 11. 2).

Рис. 11. 2. Кукушкин лен: А– цикл развития мха; Б – коробочка: 1 – с колпачком, 2 – без колпачка, 3 – в разрезе (а –крышечка, б – урночка, в – спорангий, г – апофиза, д – ножка); В – поперечный разрез листа с ассимиляторами; Г – поперечный разрез стебля (ф – флоэма, крв – крахмалоносное влагалище, кор – кора, э – эпидерма, лс – листовые следы).

Гаметофиты кукушкина льна раздельнополые. Рано весной на верхушке мужских особей развиваются антеридии, на верхушках женских – архегонии.

Весной во время дождя или после росы сперматозоиды выходят из антеридия и проникают в архегоний, где сливаются с яйцеклеткой. Из зиготы здесь же, на верхушке женского гаметофита, вырастает спорофит (спорогон), имеющий вид коробочки на длинной ножке. Коробочка покрыта волосистым колпачком (калиптра) (остатком архегония). В коробочке – спорангий, где после мейоза образуются споры. Спора – небольшая клетка с двумя оболочками. На верхушке коробочки, по ее краю, расположены зубцы (перистом), которые, в зависимости от влажности воздуха, загибаются внутрь коробочки или отгибаются наружу, чем способствуют рассеиванию спор. Споры разносятся ветром и в благоприятных условиях прорастают, образуя протонему. Через некоторое время на протонеме образуются почки, из которых формируются листостебельные побеги. Эти побеги вместе с протонемой – гаплоидное поколение – гаметофит. Коробочка на ножке – диплоидное поколение – спорофит.

Подкласс Сфагновые, или Белые мхи (Sphagnidae)

К сфагновым мхам относятся свыше 300 видов единственного рода сфагнум(Sphagnum) (рис. 11. 3).

Рис 11. 3. Сфагнум: 1 – внешний вид; 2 – верхушка ветви со спорогоном; 3 – спорогон ( ш – остаток шейки архегония, кр – крышечка, сп – спорангий, кол – колонка, н – ножка спорогона, лн – ложная ножка); 4 – часть веточного листа ( хлк – хлорофиллоносные клетки, вк – водоносные клетки, п – поры); 5 – поперечный разрез листа.

Ветвистые стебли сфагнума усеяны мелкими листьями. На верхушке главной оси боковые веточки образуют розетку почковидной формы. Особенностью сфагновых мхов является непрерывное нарастание стебля верхушкой и отмирание нижней части. Ризоиды отсутствуют, и поглощение воды с минеральными веществами происходит стеблями. Листья этих мхов состоят из двух типов клеток: 1) живых ассимилирующих, длинных и узких, хлорофиллоносных; 2) гиалиновых – мертвых, лишенных протопласта. Гиалиновые клетки легко заполняются водой и долго ее сохраняют. Благодаря такому строению, сфагновые мхи могут накапливать воды в 37 раз больше своей сухой массы. Разрастаясь плотными дернинами, сфагновые мхи способствуют заболачиванию почв. На болотах наслаивание отмерших частей мха приводит к образованию торфяников. Путем сухой перегонки из торфа получают воск, парафин, фенолы, аммиак; путем гидролиза – спирт. Торфяные плиты являются хорошим теплоизоляционным материалом. Сфагновые мхи обладают бактерицидными свойствами.

Отдел Плауновидные – Lycopodiophyta

Появление плауновидных связывают с силурийским периодом палеозойской эры. В настоящее время отдел представлен травянистыми растениями со стелющимися, дихотомически ветвящимися стеблями и корнями, а также спирально расположенными чешуйчатыми листьями. Листья возникли как выросты на стебле, и их называют микрофиллы. У плаунов есть флоэма, ксилема, перицикл.

Выделяют два современных класса: равноспоровые Плауновые и разноспоровые Полушниковые.

Класс Плауновые (Lycopodiopsida)

Из всего класса до настоящего времени сохранилось четыре рода.

Род плаун(Lycopodium). К этому роду относят многочисленные (около 200 видов) многолетние вечнозеленые травы, распространенные от арктических областей до тропиков. Так плаун булавовидный (L. clavatum) встречается в травяном покрове хвойных лесов на достаточно влажных, но бедных гумусом почвах. В сырых хвойных лесах широко распространен плаун годичный (L. annotinum) (рис. 11. 4).

Рис. 11. 4. Плаун булавовидный.

Родбаранец(Huperzia).Представитель рода -баранец обыкновенный (H. selago) распространен в тундровой, лесотундровой и северной лесной зонах и произрастает в южно-таежных еловых лесах и ольшаниках, а также в мшистых лесах и на альпийских лугах.

Роддифазиаструм (Diphasiastrum). Представитель рода дифазиаструм сплюснутый (D. complanatum) растет на сухих песчаных почвах в сосновых лесах.

Цикл развития на примере плауна булавовидного (рис. 11. 5).

Рис. 11. 5. Цикл развития плауна булавовидного:1 – спорофит; 2 – спорофилл со спорангием; 3 – спора; 4 – гаметофит с антеридиями и архегониями; 5 – развивающийся на гаметофите из зародыша молодой спорофит.

Стелющиеся побеги плауна булавовидного достигают до 25 см в высоту и более 3 м в длину. Стебли покрыты спирально расположенными ланцетно-линейными мелкими листьями. В конце лета на боковых побегах образуется обычно два спороносных колоска. Каждый колосок состоит из оси и мелких тонких спорофиллов – видоизмененных листьев, в основании которых расположены спорангии почковидной формы.

В спорангиях после редукционного деления клеток спорогенной ткани образуются одинаковой величины, одетые толстой желтой оболочкой гаплоидные споры. Они прорастают после периода покоя через 3-8 лет в обоеполые заростки, представляющие собой половое поколение и живущие сапротрофно в почве, в виде клубенька. От нижней поверхности отходят ризоиды. Через них в заросток врастают гифы гриба, образуя микоризу. В симбиозе с грибом, который обеспечивает питание, живет заросток, лишенный хлорофилла и неспособный к фотосинтезу. Заростки многолетние, развиваются очень медленно, лишь через 6-15 лет на них образуются архегонии и антеридии. Оплодотворение совершается при наличии воды. После оплодотворения яйцеклетки двужгутиковым сперматозоидом образуется зигота, которая без периода покоя прорастает в зародыш, развивающийся во взрослое растение.

В официнальной медицине споры плауновприменялись в качестве детской присыпки и обсыпки для пилюль. Побеги баранца обыкновенного используют для лечения больных, страдающих хроническим алкоголизмом.

Класс Полушниковые (Isoetopsida)

Селагинелла (Selaginella) среди современных родов насчитывает самое большое (около 700) число видов.

Это нежное многолетнее травянистое растение, требующее высокой влажности. Селагинеллы в отличие от плаунов характеризуются разноспоровостью. В спороносных колосках образуется два вида спор – четыре мегаспорыв мегаспорангиях и многочисленные микроспоры в микроспорангиях. Из микроспоры образуется мужской гаметофит, состоящий из одной ризоидальной клетки и антеридия со сперматозоидами. Мегаспора развивается в женский гаметофит, не покидающий ее оболочки и состоящий из мелкоклеточной ткани, в которую погружены архегонии. После оплодотворения из яйцеклетки развивается зародыш, и затем новый спорофит.

Отдел Хвощевидные – Equisetophyta

Появились хвощи в верхнем девоне, достигли наибольшего разнообразия в карбоне, когда древесный ярус заболоченных тропических лесов в значительной степени состоял из древовидных хвощевидных, вымерших к началу мезозоя. Современные хвощевидные появились на Земле с мелового периода.

До настоящего времени сохранился лишь один род – хвощ (Equisetum), представленный 30-35 видами, распространенными на всех континентах.

У всех видов хвоща стебли имеют членистое строение с выраженным чередованием узлов и междоузлий. Листья редуцированы до чешуй и располагаются мутовками в узлах. Здесь же образуются и боковые ветви. Ассимилирующую функцию выполняют зеленые стебли, поверхность которых увеличивается ребристостью, стенки клеток эпидермы пропитаны кремнеземом. Подземная часть представлена сильно развитым корневищем, в узлах которого формируются придаточные корни. У хвоща полевого(Equisetum arvense) боковые ветви корневища служат местом отложения запасных веществ, а также органами вегетативного размножения (рис. 11. 6).

Рис. 11. 6. Хвощ полевой: а, б – вегетативный и спороносный побеги спорофита; в – спорангиофор со спорангиями; г, д – споры; е – мужской гаметофит с антеридиями; ж – сперматозоид; з – обоеполый гаметофит; и - архегонии.

Весной на обычных или специальных спороносных стеблях образуются колоски, состоящие из оси, которая несет особые структуры, имеющие вид шестигранных щитков (спорангиофоры). Последние несут 6-8 спорангиев. Внутри спорангиев образуются споры, одетые толстой оболочкой, снабженной гигроскопичными лентовидными выростами – элатерами. Благодаря элатерамспоры сцепляются вместе в комки, хлопья. Групповое распространение спор способствует тому, что при их прорастании разнополые заростки оказываются рядом, и это облегчает оплодотворение.

Заростки имеют вид небольшой длинно-лопастной зеленой пластинки с ризоидами на нижней поверхности. Мужские заростки меньше женских и несут по краям лопастей антеридии с многожгутиковыми сперматозоидами. На женских заростках в средней части развиваются архегонии. Оплодотворение происходит при наличии воды. Из зиготы развивается зародыш нового растения – спорофита.

В настоящее время большой роли в образовании растительного покрова хвощи не имеют. В лесах, на избыточно увлажненной почве, широко распространен хвощ лесной (E. sylvaticum) с сильно ветвящимися, поникающими боковыми веточками. На лугах, паровых полях, в посевах встречается трудно искореняемый сорняк хвощ полевой (E. arvense). У этого хвоща рано весной появляются неветвящиеся побеги, несущие спороносные колоски. Позднее от корневища развиваются зеленые вегетативные побеги. В лесной зоне на песчаных почвах и в оврагах широко распространен хвощ зимующий(E. hyemale).

Вегетативные побеги хвоща полевого (E. arvense) в официнальной медицине применяют: в качестве мочегонного средства при отеках на почве сердечной недостаточности; при заболеваниях мочевого пузыря и мочевыводящих путей; как кровоостанавливающее средство при маточных кровотечениях; при некоторых формах туберкулеза.

Отдел Папоротниковидные – Polypodiophyta

Возникли папоротники в девоне, когда древовидные папоротники вместе с ныне ископаемыми плаунами и хвощами господствовали в растительном покрове земли. Большинство их вымерло, оставшиеся дали начало мезозойским формам, которые были представлены очень широко. Папоротники намного превосходят по числу современных видов все остальные отделы высших споровых (около 25000).

В лесах Австралии, Южной Америки, Азии произрастают древовидные представители с колонновидными, неветвящимися, до 20 метров высоты стволами. В средней полосе нашей страны папоротники – это многолетние корневищные травы. Многие папоротники, как и мхи, являются индикаторами почв и типов леса. В светлых лесах, на песчаных или сухих подзолистых почвах распространен орляк обыкновенный(Pteridium aquilinum); на влажных богатых почвах кочедыжники(Athyrium) и крупныелесныещитовники (Dryopteris)(рис. 11. 7).

Рис. 11. 7. Щитовник мужской: А – спорофит: а – общий вид; б – сорусы на нижней стороне вайи; в – разрез соруса (1 – индузий, 2 – планцента, 3 – спорангий); г – спорангий (4 – кольцо); Б– гаметофит: 5 – сперматозоиды; 6 – заросток с нижней стороны (т – таллом, р – ризоиды, арх - архегонии, ан – антеридии); 7 – выход сперматозоидов из антеридия; 8 – архегоний с яйцеклеткой.

Цикл развития равноспоровых папоротников

В середине лета на нижней стороне зеленых листьев (у некоторых на специальных спороносных листьях) в виде коричневых бородавочек появляются группы спорангиев (сорусы). Сорусы у многих папоротников прикрыты сверху своеобразным покрывалом - индузием.Спорангии образуются на особом выросте листа (плаценте)и имеют чечевицеобразную форму, длинные ножки и многоклеточные стенки. В спорангиях хорошо выражено механическое кольцо, которое имеет вид узкой несмыкающейся полосы, опоясывающей спорангий. Когда кольцо подсыхает, стенки спорангия разрываются, и споры высыпаются.

Споры, образовавшиеся в спорангиях, одноклеточны и имеют толстую оболочку. При созревании они разносятся током воздуха и в благоприятных условиях прорастают, образуя сердцевидную зеленую многоклеточную пластинку (заросток), прикрепляющуюся к почве ризоидами. Заросток представляет собой половое поколение папоротников (гаметофит). На нижней стороне заростка образуются антеридии (со сперматозоидами) и архегонии (с яйцеклетками). При наличии воды сперматозоиды проникают в архегонии и оплодотворяют яйцеклетки. Из зиготы развивается зародыш, имеющий все основные органы (корень, стебель, лист и особый орган – ножку, прикрепляющую его к заростку). Постепенно зародыш начинает существовать самостоятельно, а заросток отмирает.

У разноспоровых папоротников гаметофиты редуцированы до микроскопических размеров (особенно мужские).

Из корневищпапоротника мужского(Dryopteris filix-mas), получают густой экстракт, который является эффективным противоглистным средством (ленточные черви).

Читайте также: